涡轮机转子叶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涡轮机的转子叶片。本发明还涉及一种用于在涡轮机的转子叶片上铺放耐磨材料的方法。
【背景技术】
[0002]现有的涡轮机的转子叶片包括位于叶片堆叠轴两侧的上侧和下侧。这种叶片例如是涡轮级的叶片。参照图1，这种叶片在其远端103处具有踵部105。
[0003]每个踵部105包括具有在下侧的第一边缘201和在上侧的第二边缘202的平台2。每个踵部105包括具有在下侧的第一端部301和在上侧的第二端部302的至少一个密封唇口 3。密封唇口 3例如能够与定子衬套(例如耐磨衬套)协作以便限制叶片和与转子同心的套管之间的摩擦。
[0004]密封唇口 3具有在第一端部301和第二端部302之间从所述平台2径向向外延伸的密封唇口顶部。径向方向是指与涡轮机的轴正交的方向。
[0005]在其近端102处，叶片包括例如根部104，叶片通过根部104附接到涡轮机的转子的盘上。多个可移动叶片可附接到转子盘上，然后这些叶片的踵部105边对边地放置以形成圆环。一个这种圆环能够在外部限定穿过涡轮机的气流通道并由此限制可能的气体泄漏。
[0006]为了抑制叶片在运转中所受的振动，使用围绕叶片的堆叠轴的扭应力将叶片安装在其转子盘上。堆叠轴是指穿过叶片的最低段的重心的轴，其离涡轮机的近端最近并且与涡轮机的轴正交。
[0007]因此，设计踵部105的平台2以便通过主要沿侧边缘201和202的所述第二部分，挤压每个叶片的相邻叶片来给予每个叶片扭应力。为了增加叶片的相互支撑以及尤其是避免踵部105的跨越以及尽可能地将应力从一个叶片传输到其相邻叶片，已知的是在两个密封唇口 3和4的两个端部301和302之间沿第一边缘201和/或第二边缘202提供具有三个部分的呈“Z”字形的轮廓，“Z”的中心部件具有凸边缘。这个边缘被设计用于接纳一层耐磨材料以便保护踵部105免受与相邻叶片的摩擦。
[0008]按照惯例，耐磨材料的铺放是在粗糙铸件完成上。然而，要被铺放的数量相对较少并且要被铺放的表面可能是最小的以便不会增加叶片的质量以及以便限制所使用材料的数量。因此在耐磨材料的铺放期间发生溢出并且在对叶片进行机械加工之后溢出仍然持续是常见的。然后，就需要通过对叶片进行手动修整来移除溢出。然而，考虑到边缘和铺放的尺寸小，这种手动修整步骤仍然是困难的。此外，这个步骤是昂贵的，这是因为一方面该步骤使得叶片的制造方法更复杂并且延长了必需的附加检验步骤，另一方面该步骤产生了大量的废品。
[0009]此外，这种踵部105必须具有特殊的剖面和凸边，并且对于粗糙部件还涉及更复杂的制造。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于弥补上述缺陷。
[0011]为达到上述目的，本发明提供了一种涡轮机的转子叶片，所述叶片在其远端处具有踵部，所述踵部包括:
[0012]具有在下侧的第一边缘和在上侧的第二边缘的平台；
[0013]具有在下侧的第一端部和在上侧的第二端部的至少一个密封唇口，所述密封唇口具有在所述第一端部和第二端部之间从所述平台径向向外延伸的密封唇口顶部；
[0014]对于至少一个密封唇口，所述踵部包括在其至少一个边缘上沿与所述边缘对应的所述密封唇口的所述端部延伸的形成杯部的部分，所述形成杯部的部分被设计用于接纳耐磨材料的铺放。
[0015]本发明有利地通过以下(单独的或技术上任何可能的组合)特征实施:
[0016]-铺放在由此形成的每个杯部中的一层耐磨材料；
[0017]-对于至少一个密封唇口，所述踵部包括位于所述第一边缘的沿所述密封唇口的所述第一端部延伸的第一形成杯部的部分和位于所述第二边缘的沿所述密封唇口的所述第二端部延伸的第二形成杯部的部分，所述第一形成杯部的部分和第二形成杯部的部分被设计用于接纳耐磨材料的铺放；
[0018]-每个形成杯部的部分包括在密封唇口的对应端部的两侧上延伸的两个壁部，所述壁部形成所述杯部的侧边，并且所述密封唇口的所述端部形成所述杯部的底部；
[0019]-上游密封唇口和下游密封唇口；
[0020]-所述耐磨材料为钨铬钴合金类型；
[0021]-所述叶片在制造前是粗造的叶片部件；
[0022]-所述叶片是机械加工的叶片。
[0023]本发明进一步提供一种用于在涡轮机的转子叶片上铺放耐磨材料的方法，所述方法包括下列步骤:
[0024]-提供涡轮机的转子叶片的这种粗糙部件；
[0025]-在每个形成的杯部内铺放一层耐磨材料；以及
[0026]-对所述杯部的延伸超过所铺放的耐磨材料层的所述壁部进行机械加工。
[0027]进一步地，所述方法可包括对耐磨层的表面和形成机械加工的杯部的部分的表面进行打磨以便使其光滑的步骤。
【附图说明】
[0028]本发明的其他特征和有益之处将通过下面的一个实施例给出描述。在附图中:
[0029]图1为现有技术中涡轮机的转子叶片的详图；
[0030]图2示出了本发明实施例的示例中的涡轮机的转子叶片；
[0031]图3a示出了没有铺放耐磨材料的图2中的叶片的密封唇口 ；
[0032]图3b示出了铺放了耐磨材料的图3a中的叶片的密封唇口 ；
[0033]图4a为本发明实施例的实例的沿粗糙的转子叶片部件的踵部的径向轴的视图；
[0034]图4b为本发明实施例的示例的在应用到方法的图5a的粗糙部件之后，沿涡轮机的转子叶片的踵部的径向轴的视图；
[0035]图5a为图4a中踵部的透视图；
[0036]图5b为铺放了耐磨材料之后的图5a中的踵部的透视图；
[0037]图5c为经过机械加工和打磨之后的图5b中的踵部的透视图；
[0038]图6以图表的形式示出了本发明实施例的一个示例的方法。
【具体实施方式】
[0039]叶片的示例
[0040]叶片的一般结构
[0041]参见图2至图5c中涡轮机的转子叶片的示例。这种叶片例如可以是(例如处于低压阶段的)涡轮喷气飞机的叶片。
[0042]叶片包括位于堆叠轴两侧的下侧部和上侧部。因此，叶片可包括沿叶片的堆叠轴延伸的翼面101。翼面101在叶片的近端102和远端103之间延伸。
[0043]叶片包括位于其近端102的根部104，叶片通过根部104附接到例如涡轮机的转子的盘上。该盘可以驱动叶片围绕涡轮机的轴旋转。
[0044]踵部
[0045]叶片在其远端103处具有踵部105。踵部105可以以下列方式来制造:当多个可移动叶片附接到转子盘时，该多个叶片的踵部105边对边地设置以便形成限定出围绕叶片的旋转轴的回转表面的旋转环。这个环尤其能够限定用于在翼面101之间循环的气流的通道的外表面，并由此限制了在叶片的远端103处可能的气体泄漏。
[0046]踵部105包括具有在下侧的第一边缘201和在上侧的第二边缘202的平台2。第一边缘201和第二边缘202例如是相对的侧边缘。平台2可以在外部限定在叶片101之间循环的气流通道。
[0047]密封唇口
[0048]踵部105包括至少一个密封唇口 3。密封唇口 3具有在下侧的第一端部301和在上侧的第二端部302。密封唇口 3具有在所述第一端部301和第二端部302之间从所述平台2径向向外延伸的密封唇口顶部。踵部105可包括上游密封唇口 3和下游密封唇口 4，上游和下游是根据气流的方向限定的。上游密封唇口 3和下游密封唇口 4可以以下列方式制造:当多个可移动叶片附接到转子盘时，叶片的密封唇口 3和4被边对边地设置以便形成沿叶片的旋转轴的旋转环，这个环实质上是包含在径向平面内。这种环能够限制叶片和定子、或围绕他们的定子套管之间存在的间隙，以便限制在这个位置处可能的气体泄漏。
[0049]平台2的向上游密封唇口 3的上游延伸的部件构成上游部分203或上游扰流板。平台2的向下游密封唇口 4的下游延伸的部分构成下游部分205或下游扰流板。平台2在上游部分203与下游部分205之间具有在上游密封唇口 3和下游密封唇口 4之间延伸的中心部件204。
[0050]为了让抑制叶片在运转中所受的振动，可使用围绕叶片的堆叠轴的扭应力将叶片安装在其转子盘上。因此，平台2可以按照以下方式规定其尺寸:通过主要沿密封唇口 3和4的端部在踵部105处挤压每个叶片的相邻叶片来给予每个叶片扭应力。
[0051]形成杯部的部分
[0052]对于至少一个密封唇口 3 (例如对于每个密封唇口 3)，踵部105包括在其边缘201和202中的至少